Адсорбционный криогенный рефрижератор непрерывного действия

 

42еюз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>918724 (61) Дополнительное к авт.. свид-ву— (22) Заявлено 19.06.80 (21) 2975210/23-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51), M Кл з

F 25 В 17/00

Гесударстванный кемнтет (53) УДК 621.575 (088.8) Опубликовано 07.04.82. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 17.04.82 ае делам нзабретеннй н вткрытий

P. Т. Мина, А. А. Ароян и Г. Д. Мовсесян (72) Авторы изобретения (7Ц Заявитель (54) АДСОРБЦИОННЫЙ КРИОГЕННЫЙ РЕФРИЖЕРАТОР

НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

1, Изобретение относится к криогенной технике, а именно к адсорбционным криогенным рефрижераторам непрерывного действия.

Известны адсорбционные криогенные рефрижераторы непрерывного действия, содержащие сосуд с криогенной жидкостью, в котором размещены ванна с хладагентом, заключенная в вакуумную рубашку, и по меньшей мере, два поочередно включаемых в работу адсорбционных насоса, в корпусе каждого из которых размещены герметичный отсек с адсорбентом, подключенный к паровой полости ванн посредством капилляра и трубопровода, пневмоклапан, управляемый термодатчиком, и ячейка с адсорбентом для теплообменного газа (1).

Недостатком известных рефрижераторов является их малая экономичность, вследствие большого расхода холода на работу насосов и переохлаждения хладагента, а также малая эксплуатационная надежность изза быстрого изнашивания пневмоклапанов.

Целью изобретения является повышение экономичности и эксплуатационной надежности. 1

Указанная цеь достигается тем, что рефрижератор дополнительно содержит тепло2 обменнтю поверхность, размещенную в трубопроводе между насосом и ванной и подсоединенную на входе к капиллярам, а на выходе — к жидкостной полости ванны, и сверхпроводимый тепловой ключ, установленный в тепловом контакте с ячейкой и корпусом насоса, причем в месте размещения ключа на корпусе насоса установлен соленоид.

Кроме того, пневмоклапан каждого насоса выполнен за одно целое с термодатчиком, а его посадочный клапан и седло выполнены съемными, причем пневмоклапан с термодатчиком размещены в герметичном отсеке с адсорбентом по его вертикальной оси.

Ячейки, размещенные в насосах, имеют

>s снаружи тепловую изоляцию.

На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый рефрижератор; на фиг. 2 — насос.

Рефрижератор содержит сосуд 1 с крио20 генной жидкостью, ванну 2 с хладагентом, заключенную в вакуумную рубашку 3, поочередно включаемые в работу адсорбционные насосы 4 и 5, в корпусе 6 каждого из которых размещены герметичный отсек 7 с адсорбентом 8, подключенный к паровой полости

918724 ванны 2 посредством капилляра 9 и трубопровода 10, пневмоклапан ll, управляемый термодатчиком, выполненным в виде сильфона 12, и ячейка 13 с адсорбентом 14 для теплообменного газа, например гелия, теплообменную поверхность 15, сверхпроводимый тепловой ключ 16, соленоид 17, посадочный клапан !8 и седло 19 пневмоклапана 11.

Кроме того, на схемах показаны тепловая изоляция 20 на наружной поверхности ячейки 13 электронагреватели 21 и 22, трубка 23, заполненная газом под давлением 4 — 6 атм, например гелием, трубка 24 для откачки теплообменного газа, труба 25 для создания вакуума в вакуумной рубашке 3 и трубка

26 для заполнения ванны 2 хладагентом.

Рефрижератор работает следующим образом.

Вакуумная рубашка 3 откачивается форвакуумным насосом через трубу 25, которая после откачки перекрывается. Сосуд 1 заполняется криогенной жидкостью, например жидким гелием, его температура понижается до 1,2 К откачкой. Через трубку 26 подается хладагент, например гелий — 3, который в жидком виде сливается в ванну 2, охлаждая ее до температуры сосуда I. Насосы 4 и 5 включаются в режим регенерации, в процессе которой находящийся в адсорбенте 8 газ удаляется по капиллярам 9 через теплообменную поверхность 15 в ванну 2.

После накопления хладагента в ванне 2 начинается рабочий режим, для чего, например, насос 4 переводится в режим откачки-поглощения паров хладагента из ванн 2 адсорбентом 8. 3а некоторое время до насыщения адсорбента 8 откачивающего насоса 4, которое составляет 20 — 30 /О от полного времени откачки, регенерируемый насос 5 также переводится в режим откачки. После того, как насос 5 войдет в режим откачки, на что отводится зарезервированное время, насос 4 переводится в режим регенерации.

Этим заканчивается рабочий период рефрижератора и начинается следующий, при котором временной режим переключения насо-. сов 4 и 5 повторяется с учетом того, что они поменялись ролями. Таким образом, по- очередным переключением режимов работы насосов осуществляется непрерывная работа рефрижератора.

Каждый из насосов 4, и 5 работает в двух режимах — в режиме откачки и в режиме регенерации. В режиме откачки в. пространство между корпусом 6 насоса и герметичным отсеком 7 через трубку 24 подается определенное количество теплообменного газа, который создает тепловой контакт между корпусом 6 и отсеком 7. При этом отсек 7 охлаждается до температуры сосуда 1. Для того, чтобы теплообменный газ не поглощался адсорбентом 14 в ячейке 13, включается электронагреватель 22 и выключаются соленоид 17 и электронагреватель 21. При этом сверхпроводимый тепловой ключ 16 нахолообмена между жидким хладагентом, поступающим в ванну, и его парами, покидающими ее.

Формула изобретения

1. Адсорбционный криогенный рефрижератор непрерывного действия, содержащий сосуд с криогенной жидкостью, в котором размещены ванна с хладагентом, заключенная в вакуумную рубашку, и, по меньшей мере, два поочередно включаемых в работу адсорбционных насоса, в корпусе каждого из которых размещены герметичный отсек с адсорбентом, подключенный к паровой полости ванны посредством капилляра и трубопровода, пневмоклапан, управляемый термодатчиком, и ячейка с адсорбентом для теплообменного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и эксплуатационной надежности, рефрижератор дополнительно содержит теплообменную поверхность, размещенную в трубопроводе между насосом и ванной и подсоединенную на входе.

SO

И дится в сверхпроводящем состоянии с низкой теплопроводностью, а адсорбент 14 в ячейке 13 нагревается до температуры порядка 20 К и теряет сорбционную способность.

Теплообменный газ покидает адсорбент 14 и устанавливает тепловой контакт между отсеком 7 и сосудом 1 с криогенной жидкостью.

Теплоприток от нагретой ячейки 13 исключается за счет тепловой изоляции 20. Отсек

7 охлаждается до температуры сосуда 1.

ie

Сжатый газ в трубке 23 конденсируется и сильно снижает свое давление, вследствие чего сильфон 12 сжимается, отрывая клапан

18, и охлажденный адсорбент 8 начинает от, качивать,пары хладагента по трубопроводу

10.

В режиме регенерации теплообменный газ поглощается адсорбентом 14 в ячейке

13. Для этого выключается электронагреватель 22 и включаются соленоид 17 и электронагреватель 21. Создается магнитное поле, которое приводит тепловой ключ 16 в соге стояние высокои теплопроводности, что создает условия для охлаждения ячейки 13 и находящегося в ней адсорбента 14 до температуры криогенной жидкости в сосуде 1.

Теплообменный газ усиленно поглощается адсорбентом 14 и тепловой контакт между корпусом 6 насоса и отсеком 7 прекращается. Одновременно жидкость в трубке 23 испаряется, ее давление повышается и сильфон 12 закрывает клапан 18. При этом также нагревается адсорбент 8 в отсеке 7 и

30 из него выходят пары хладагента, которые по капилляру 9 поступают через теплообменную поверхность 15 в жидком виде в ванну 2.

Экономическая эффективность изобретения выражается в снижении стоимости производимого в ванне холода, вследствие теп918724 к капиллярам, а на выходе — к жидкостной полости ванны, и сверхпроводимый тепловой ключ, установленный в тепловом контакте с ячейкой и корпусом насоса, причем в месте размещения ключа на корпусе насоса установлен соленоид.

2. Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что пневмоклапан каждого насоса выполнен за одно целое с,термодатчиком, а

его посадочный клапан и седло выполнены съемными, причем пневмоклапан с термодатчиком размещены в герметичном отсеке с адсорбентом по его вертикальной оси.

3. Рефрижератор по п. 1, отличающийся тем, что ячейки, размещенные в насосах, имеют снаружи тепловую изоляцию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1502214, кл F 25 В 17/00, опублик. 1977.

918724

Составитель P. Данилов

Редактор И. Николайчук Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 2110/20 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4